中交第四航务工程勘察设计院有限公司
摘要:近些年来,路桥隧道工程数量逐渐增多,为避免大规模建设产生的破坏,在路桥隧道工程中合理应用开挖方式及支护技术已然成为公路行业发展的重要因素之一。其中,路桥隧道工程开挖方式可分为明挖及暗挖两种方式,需要相关施工人员能够结合工程实际需求与地区间地质情况进行择优选择。
关键词:路桥隧道;开挖支护;施工
1路桥隧道开挖技术
1.1隧道开挖施工
矿山法。矿山法主要用于开挖地下坑道,采用矿山法开展路桥隧道施工能够减少施工对周围地面环境的影响,能够充分使用于一些工期较短的工程。此外,漏斗棚架法、台阶法、全断面开挖法等都采用了矿山法的基本原则。
1.1.1全断面开挖法
全断面开挖法是在路桥隧道设计支持下采取爆破施工方式开展的,其在施工中采用锚固支护的方式进行支护,在1-2类围岩级别下进行开挖,在3类围岩当中的施工则需要施工开挖和支护紧密结合,进而保证施工的整体质量。此外在3类围岩当中若采用这种全断面开挖法则需要相应机械设备给予充分的协助。
1.1.2台阶法
台阶法是当下路桥隧道工程中普遍的施工开挖技术,根据实际工程台阶长度的不同可将台阶法细分为长台阶法、短台阶法和超短台阶法。在路桥隧道施工当中,围岩的稳定决定了支护断面形成的时间,对于路桥隧道的围岩质量较差的情况,其初期断面闭合时间要求较短。在路桥隧道施工的整体距离较短时,采用短台阶法即可进行施工。短台阶法在路桥隧道当中的优势是施工调整小,相应的施工成本能够得到的较好的控制。此外,对路桥隧道开挖方法的选择上还要考虑到施工设备和实际施工场地的特殊性,在了解施工场地的围岩整体性能的基础上选择合理的开挖方法。
1.3隧道开挖方式的选择
在路桥隧道工程开挖施工过程中,为减低对周围围岩的干扰率,应对开挖及掘进方式进行择优选择,提升挖掘总体进度,保证工程整体稳定性及安全性。同时,在工程开挖及施工方式选择期间,也应考虑施工场地围岩地质条件以及变化,结合隧道围岩类别及断面的尺寸,对开挖方式进行系统的整合。施工中和设计积极沟通,动态施工及管理,及时根据围岩情况变更调整开挖方式,确保施工安全。
2路桥隧道工程支护施工技术
2.1超前小导管
(1)小导管的外径为42~50mm,长度宜在3.0~5.0m进行选择,当长度为4.0m时,其环向间距可按30cm控制;当长度为3.5m时,其环向间距可按40cm控制。此外,需要将外插角限制在5°~10°范围内。
(2)将钢管的前端制作成尖锥状,并在尾部焊接加劲箍,在管壁的周围钻设一定数量的压浆孔,要注意,尾部应保持至少50cm不予钻孔。实际的施工过程中,应使用凿岩机进行钻孔,其孔径比略大于管径,不能超过20mm。
(3)完成钻孔后,应按照设计与规范的要求,将导管设置到孔中,也可使用凿岩机在钢架的上部进行打孔,露出20cm左右支撑在钢架,以此和钢架形成一个稳定的支护体系,控制钢管的进入角度。
(4)安好钢管以后进行注浆,浆液为水泥浆,完成注浆以后,对拱部进行开挖,并开始混凝土的喷射与钢架设置。
2.2超前锚杆
(1)使用风钻进行钻孔,借助开挖台阶上的台架来施钻,在施钻过程中,应根据设计要求的间隔距离进行钻孔布置。(2)在钻孔过程中,钻杆需要和结构面保持垂直,孔径应略大于杆径,孔深误差应控制在±50mm以内,完成成孔后,进行全面清孔。(3)将钻孔清理干净以后,从孔底处开始缓慢注浆,此时为了避免产生空洞,需在取出管以后,把锚杆安装到孔中。(4)在注浆过程中,应使用专门的注浆机,浆液配合比需要根据试验结果确定。(5)浆液应随拌随用,尽量在初凝前用完,否则应弃之不用,每次拌和的浆液总量应控制在3个孔以内,防止时间较长,导致浆液于管内发生凝结。(6)将锚杆设置好以后,应将其和钢筋网通过焊接形成一个整体。浆液终凝以后,根据规范和设计要求,通过试验确定锚杆支护的有效性。
对于中空注浆锚杆,其规格应按设计要求严格控制,成孔后用高压风进行清理,除去碎屑与杂物,然后对锚杆的端头和锚头进行组合,安好螺母和垫片。锚杆成型后,将其打入到钻孔当中,尽可能设在中央处,把止浆塞穿过锚杆的末端,并和孔口保持平齐,同时和锚杆进行紧固,在锚杆的末端设置垫板,将螺母拧紧。在注浆过程中,需将压力控制在0.2~0.5MPa范围内,当孔口有浆液流出时,结束注浆,浆液应随拌随用。如果注浆过程中停止0.5h以上,则应在恢复前用水对管路进行润滑,避免由于粘连而造成注浆不畅。最后,还要对孔口处实际压力进行检测,要求始终保持在0.4MPa以上。
2.3钢筋网和钢架的安装
(1)钢筋网片和不同类型的钢架,其所用钢材的类型、性能都必须满足规范和设计要求。(2)由加工厂统一对钢筋网片进行加工制作,运输到施工现场以后,安排专业施工人员进行安装,具体应按照1.5×1.0m进行加工。钢筋网片之间的搭接长度需要达到20cm以上,完成对洞身的开挖施工后,应先在围岩的表面实施混凝土初喷,喷射厚度控制在4cm左右,再设置一层钢筋网片,在安装过程中,将锚杆的外露点和电焊点焊接到一起,避免在喷射混凝土的过程中产生晃动。(3)按照设计要求,钢架需要在工厂进行加工与制作,完成检查,并确认合格后,存放在场中等待使用。钢架由专门的装载机运输,在施工现场应配以足够人力进行辅助施工。(4)完成对钢筋网片的安装后立即设置钢架,并和定位钢筋进行焊接,最后喷射一层厚度达到2cm以上的混凝土。在钢架之间,应采用钢筋进行联接,其长度一般不能小于80cm,以1.0m左右的长度控制环向间隔距离。钢架应设置在坚固的地面,在设立过程中,需要和隧道的中线保持垂直,高程、垂直度及中线均严格按照要求进行测量与控制,同时将所有锚杆和钢筋网进行焊接,以此形成一个稳定可靠的整体。
2.4钢支撑支护
钢支撑支护取决于支撑结构的自身刚度,通过钢支撑结构自身的强度稳定岩土,严格控制岩土的变形。其中,在路桥隧道工作面开挖之后,及时安装钢支撑支护,按照路桥隧道设计方案合理布置钢支撑的安装位置。对于钢支撑而言,常用格栅钢架和工字钢两种支撑结构。当围岩稳定性较差时,可以采用合适的钢支撑结构结合喷射混凝土、锚杆支护和钢筋网等多种支护技术共同施工,通过多种有效的技术结合确保路桥隧道施工的安全性和稳定性。
结论
综上所述,路桥隧道对于连接我国各地区、促进我国社会经济不断发展具有重要意义,而先进的开挖方式和支护方式能够保证路桥隧道施工更为合理的开展,保障施工人员的生命安全。结合不同施工地区的差异性和不同施工工程的独特性,即结合当地的人文环境特点和施工工程的特点合理地选择开挖方式和支护技术,依据工程建设目的规划施工方案,文章对开挖方式和支护技术进行简要分析,旨在为相关技术人员制定合理的开挖方式和支护技术提供借鉴,促进我国路桥隧道工程的顺利开展,带动我国地方经济的稳定发展,加强各地区的联系和沟通。
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